Общее понятие о строении древостоев. Показатели, характеризующие строение

Когда человек приходит в лес, то ему вначале кажется, что деревья растут хаотично, и в их распределении нет никакой закономерности. Если же мы зададимся целью изучить некоторую однородную совокупность деревьев, допустим растущих на выделе с составом 10Е в возрасте 80 лет, и сделаем там перечет по 4 см ступени толщины, то легко заметим их закономерное распределение. Наибольшее количество стволов будет сосредоточено в средних ступенях толщины, а в крайние попадут лишь единичные деревья.

Аналогичную картину можем наблюдать и при изучении распределения высот и других таксационных показателей древостоя: видовых чисел, коэффициентов формы, площадей сечения, объёмов стволов. Такое распределение деревьев по таксационным показателям является типичным для наблюдений всех древесных видов, классов бонитета, типов леса. С изменением возраста характер распределения всё равно сохраняет определенную закономерность.

Таксационные показатели не просто распределены в соответствии с некоторой закономерностью, но они имеют тесную связь между собой, например уже рассмотренные зависимости D-H, H-f, f-q₂ и т.д.

Закономерно изменяется и их варьирование в зависимости от возраста, класса бонитета и древесной породы. Обобщая все эти явления, ученые пришли к разработке теории строения древостоев.

Строением древостоя называется закономерное распределение его таксационных показателей внутри древостоя: высоты, площадей сечения, видовых чисел, коэффициентов формы, объёмов деревьев.

Приведенное определение дали в свое время ученые XIX – начала XX века – Шиффель, А.В. Тюрин и др. В дальнейшем термин «строение» был существенно расширен. Так, Н.В. Третьяков предложил делить строение древостоев на внутреннее и внешнее, понимая под последним пространственное расположение деревьев. П.М. Верхунов взамен внешнего строения предлагает термин «морфологическая структура древостоя», который является более удачным.

В настоящее время в понятие строение входит также показатели изменчивости таксационных признаков и их взаимосвязи. Таким образом, трудами большого количества ученых: Ф.П. Моисеенко, К.Е. Никитина, В.В. Антанайтиса, П.М. Верхунова, Н.Н. Свалова, Н.П. Анучина, В.К. Захарова, А.З. Швиденко, О.А. Атрощенко, В.Ф. Багинского сформулировано общее понятие о строении древостоев. Строение древостоев – это закономерное распределение деревьев в древостое по основным таксационным показателям, их изменчивость и взаимосвязи.

При изучении закономерностей строения насаждения необходимо иметь в виду, что эти закономерности в полной мере выявляются на множестве деревьев, т.е. они носят статистический характер. Для исследования строения необходимо брать большие совокупности деревьев, которые можно разделить на 12 ± 3 разрядов (ступеней толщины), чтобы получить статистически достоверные результаты.

Из курса лесной биометрии известно, что в древостое деревья в середине ряда распределения, по своей величине близкие к среднеарифметическому значению, особенно при большом числе наблюдений. По мере удаления от середины ряда распределения численности соответственно уменьшаются. Если вести наблюдения на ограниченном материале, особенно если совокупность статистически мала, то результаты могут быть некорректны.

В соответствии с предельной теоремой А.М.Ляпунова, которая известна из курса биометрии, распределение случайных величин в живой природе соответствует закону нормального распределения. Лесные насаждения не являются исключением. Как установлено учёными, изучавшими строение древостоев начиная с 19 века (В.Вейзе, А.Шиффель, А.ВТюрин, Н.В.Третьяков др.), распределение деревьев в насаждении по различным таксационным показателям можно с высокой степенью вероятности отразить кривой нормального распределения (рисунок 10.1). Основные свойства этой кривой известны из курса биометрии.

Рисунок 10.1 Кривая нормального распределения

Изучение строения древостоев началось со второй половины XIX века в Германии и Австрии. В конце XIX – начале XX века учение о строении насаждений успешно развито русскими таксаторами, среди которых наибольший вклад внес проф. А.В. Тюрин. С его именем связано новое направление в изучении строения древостоев, позволившее проводить обобщение строения древостоев разных пород и уровней производительности.

Впервые закономерности строения в конце прошлого и начале нынешнего века установили зарубежные и отечественные ученые: В.Вейзе, Л. Фекете, А. Шиффель, А.В.Тюрин, Н.В.Третьяков, А.И. Тарашкевич, Ф.П. Моисеенко, В.К.Захаров. Эти закономерности сводятся к следующему.

--В одновозрастных чистых насаждениях, созданных путем посева и посадки и имевших до смыкания крон деревьев одинаковый уход, распределение деревьев по толщине характеризуется симметричной, одновершинной линией, называемой кривой нормального распределения. В этом случае влияние многочисленных факторов, задерживающих рост деревьев или способствующих ему, взаимно уравновешиваются.

--Чистые одновозрастные насаждения после смыкания крон деревьев сохраняют до высокого возраста, а иногда и всю жизнь одновершинное распределение, в основе которого лежит кривая нормального распределения. Однако довольно часто у кривых распределения появляется асимметрия. Она есть следствие конкуренции между деревьями. Более крупные деревья, занимающие в насаждении лучшее положение, имеют все преимущества для успешного роста. Поэтому с увеличением возраста правая ветвь кривой распределения, где сосредоточены крупные деревья, становится длиннее. Левая ветвь, изображающая отстающие в росте деревья, оказывается более короткой из-за отпада ослабленных деревьев или в результате их вырубки в порядке ухода за лесом. В результате одновершинная, асимметричная кривая характеризует молодое насаждение или пройденное рубками ухода.

--По мере увеличения возраста древостоя растет размах ряда распределения деревьев по толщине. Из-за уменьшения числа деревьев кривая становится более плоской. С увеличением возраста насаждения характер распределения деревьев изменяется в зависимости от древесной породы и темпов естественного изреживания.

--В результате конкуренции между деревьями они разделяются на классы роста и развития и в конечном итоге образуют главный и подчиненный полог, главную и подчиненную части древостоев. В этом случае в кривой распределения деревьев может появиться двухвершинность, т.е. кривая будет характеризовать отдельно нижний и верхний полог. Двухвершинность распределения может наблюдаться у разновозрастных древостоев. Распределение деревьев по таксационным показателям в смешанных насаждениях, состоящих из светолюбивых и теневыносливых древесных пород, если выводится обобщенная кривая, не учитывающая влияние породы, также будет двухвершинным.